碳酸钙作为一种性价比优异的无机填料,被广泛应用于聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等各类树脂的加工生产中。
碳酸钙作为一种性价比优异的无机填料,被广泛应用于聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等各类树脂的加工生产中。在塑料体系中添加碳酸钙,不仅能改善制品多项核心性能以拓展应用场景,还能优化加工过程中的流变特性、调节体系粘度。具体而言,其作用主要体现在以下七个方面:
一、提高塑料制品尺寸稳定性
碳酸钙在塑料制品内部可形成类似“骨架”的支撑结构,有效抑制树脂在成型及使用过程中的形变,对维持制品尺寸稳定性起到关键作用。这种骨架效应能减少温度变化、外力作用等因素引发的尺寸波动,提升产品使用过程中的可靠性。

二、增强塑料制品的硬度与刚性
在塑料尤其是软质聚氯乙烯中,碳酸钙的添加量与制品硬度呈正相关关系——随着碳酸钙配入量逐渐增加,制品硬度随之提升,而伸长率则相应下降。这一变化规律受碳酸钙自身特性影响显著:粒子越细、吸油值越大的碳酸钙,对塑料硬度的提升效果越明显;反之,粒子粗、吸油值小的碳酸钙,硬度增长率相对较低。在软质PVC体系中,重质碳酸钙(重钙)的硬度增长率最低,沉淀碳酸钙(轻质碳酸钙,简称轻钙)则略高于重钙。
三、优化塑料加工性能
碳酸钙的加入能有效改善塑料的流变性能。在实际加工中,碳酸钙的添加量往往较大,这一特性有助于其与树脂及其他助剂的均匀混合,提升混炼效率;同时,均匀分散的碳酸钙可降低熔体粘度,使加工过程更易控制,为注塑、挤出等成形工艺创造有利条件。
特别是经过表面改性处理的碳酸钙,在提升制品硬度的同时,还能显著改善制品的表面光泽度与平整性。此外,碳酸钙还可降低塑料制品的收缩率、线膨胀系数及蠕变性能,减少成形过程中的翘曲、变形等问题,进一步提升加工稳定性。
四、提升塑料制品的耐热性
在多数塑料制品中添加碳酸钙,均可实现耐热性能的提升。以聚丙烯(PP)为例,当碳酸钙添加量达到40%左右时,制品耐热性可提高约20℃;即使填充比例≤20%,耐热温度也能提升8~13℃,这一特性使塑料制品能适应更广泛的使用环境。

五、改进塑料的散光与消光性能
碳酸钙在塑料制品的光学性能调控方面具有重要作用:对于要求增白不透明或需要消光效果的制品,合理添加碳酸钙可精准实现性能需求。白度在90以上的碳酸钙,在塑料中能发挥明显的增白作用;若与钛白粉、立德粉等颜料配合使用,可大幅改进制品的消光性。
在钙塑纸张、低密度聚乙烯(LDPE)及高密度聚乙烯(HDPE)薄膜中,添加碳酸钙可达到散光与消光效果,使制品表面更适宜书写和印刷。同时,白度较好的碳酸钙还可部分替代价格昂贵的白色颜料,在保证外观性能的前提下降低成本。
六、赋予制品特殊功能
根据应用场景的不同,碳酸钙还能为塑料制品赋予多种特殊性能:在电缆料中添加,可提升材料的绝缘性能;在需要电镀或印刷的制品中,适量添加能改善其电镀附着力与印刷适性。此外,将微细或超细碳酸钙加入PVC中,还可发挥一定的阻燃作用,拓展PVC制品在防火要求较高场景中的应用。
七、显著降低塑料制品成本
普通轻质碳酸钙与重质碳酸钙的价格远低于各类塑料树脂,因此添加碳酸钙成为降低塑料制品成本的主流手段,这也是其在塑料工业中被称为“填充剂(Filler)”或“增量剂(Extender)”的核心原因。现阶段,降低成本仍是碳酸钙在塑料中应用的主要目标,但随着表面改性技术的进步及粒度、形状可控性的提升,碳酸钙正逐渐向以补强或赋予功能性为目的的功能性填充剂转型。
在PVC制品生产中,碳酸钙是应用最广泛的填充剂,其核心作用是通过增量降低生产成本。其中,合理使用重质碳酸钙可提升PVC制品的耐热性、刚性、尺寸稳定性及加工性能;而少量使用轻质碳酸钙则能提高PVC制品的拉伸强度。
轻质碳酸钙的生产需经过复杂工艺:挑选高品位石灰石煅烧分解为氧化钙,再经水化反应生成氢氧化钙,最后通入二氧化碳沉淀制得。其品质不仅取决于天然碳酸钙的品位,煅烧、水化等化学反应条件及后续分级细度也至关重要,这使得同细度的轻质碳酸钙价格通常比重质碳酸钙高出一倍以上。
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